脫硫廢水零排放工程介紹及中試工藝試驗

劉朝霞，陳建縣

(國家能源集團浙江北侖第一發電有限公司，寧波 315800)

0 引 言

脫硫系統廢水作為火力發電廠全廠的末端廢水，水質復雜、多變，煤種不同、脫硫工藝條件的變化均會影響脫硫廢水水質，因此難以通過傳統處理工藝處理回用，需要針對各電廠脫硫廢水的水質特點，提出一套脫硫廢水處理的工藝方案。通過相應工藝試驗對所提的工藝方案進行研究，為后續脫硫廢水改造工程提供工程設計及運行的基礎。

1 工程方案

本文提出的脫硫廢水處理工藝流程為：脫硫廢水預沉→緩沖曝氣→一級軟化→二級軟化→微濾→反滲透→反滲透濃水箱→電解制氯。本次工藝方案主要分為以下六部分：

第一部分為預沉淀系統，沉淀下來的石膏泥全部回送到脫硫系統；

第二部分為預處理系統，包括兩級軟化反應系統和化學加藥系統；

第三部分為管式微濾膜處理系統；

第四部分為反滲透脫鹽、濃縮減量處理系統；

第五部分為污泥脫水系統；

第六部分為電解制氯裝置。

1.1 主要工藝設備

(1)脫硫廢水預沉淀系統

由于脫硫廢水含固量較高，約20 000～30 000 mg/L，且水質波動較大，為降低管道污堵風險和保證后續絮凝反應效果，脫硫廢水在進入新建廢水緩沖池前要進行預沉淀，沉淀下來的石膏泥就近直接用泵返送至機組吸收塔。脫硫廢水預沉淀系統主要由澄清器、廢水箱、廢水泵、污泥輸送泵、曝氣風機等組成。初步設計4臺處理量為25 m3/h的預澄清器，必須保證廢水停留時間在5小時以上，確保出水懸浮物小于1 000 mg/L。澄清器上清液進入廢水箱后，利用曝氣風機不停地進行曝氣，以降低水中的COD含量，同時防止水中雜物沉積在箱底，造成堵塞。

(2)脫硫廢水預處理系統

脫硫廢水預處理系統主要由廢水緩沖池、廢水提升泵、曝氣風機、兩級反應器等組成。

系統設置兩座廢水緩沖池，容積分別為400 m3，脫硫廢水經過預沉后進入廢水緩沖池，緩沖池設曝氣裝置，可以去除廢水中的大部分COD。

脫硫廢水經廢水緩沖池曝氣調節處理后通過提升泵分兩列進入一級反應器，一級反應器設置電動攪拌裝置，容積25 m3，有效停留時間20 min。通過NaOH加藥系統和有機硫加藥系統向一級反應器投加NaOH和有機硫，調節pH至目標值(約9.0)，反應結束后自流進入二級反應器。

二級反應器設置電動攪拌裝置，容積25 m3，有效停留時間20 min。通過Na2CO3加藥系統向二級反應器投加Na2CO3，調節pH進一步對脫硫廢水進行軟化，軟化結束后自流進入微濾濃縮罐。

(3)管式微濾膜處理系統

管式微濾膜處理系統主要由微濾濃縮罐、微濾循環泵、微濾裝置及微濾化學清洗裝置等組成。

管式微濾系統設計出力2×50 m3/h，兩套運行，每套設置10只備用膜組件。系統分為2個機架，每個機架含5個膜列，每個膜列串聯10只膜元件，系統每個膜列設置一臺循環泵。系統前設濃縮罐(容積：25 m3)，濃縮罐設電動攪拌裝置，防止污泥沉積。微濾系統設置化學清洗裝置，供系統正常反洗和化學清洗使用。微濾系統產水進入微濾產水水箱。

(4)反滲透脫鹽、濃縮減量處理系統

反滲透脫鹽、濃縮減量處理系統主要由反滲透給水泵、反滲透保安過濾器、反滲透裝置、反滲透濃水箱、反滲透產水箱、濃水輸送泵、產水輸送泵及反滲透化學清洗裝置等組成。

反滲透系統設計回收率50%，設計出力2×25 m3/h，兩套運行，沒有備用。反滲透出水進入淡水水箱后再回用至脫硫工藝水池，濃水進入濃水水箱后輸送至電解制氯系統。

(5)污泥脫水系統

污泥脫水系統主要由污泥緩沖池(200 m3)、板框壓濾機(2臺，進口)、污泥給料泵(4臺)等組成。脫水后的污泥送至污泥干化系統進行干化焚燒，濾液回到廢水緩沖池。

(6)化學加藥系統

化學加藥系統由液堿加藥系統、碳酸鈉加藥系統、鹽酸加藥系統、次氯酸鈉加藥系統、有機硫加藥系統、阻垢劑加藥系統組成。

(7)電解制氯裝置

脫硫廢水經過反滲透濃縮處理后，濃水進入電解制氯系統，用于電解制取次氯酸鹽。電解制氯系統設計處理量50 m3/h，主要設備包括自清洗過濾器、電解槽、直流電源整流裝置、酸洗系統和次氯酸鈉儲罐等。

1.2 中試工藝試驗

本文專門設計了一套有針對性、可為工程化應用提供切實參考的膜組合工藝中試裝置，進行了歷時半年的現場中試試驗，獲得了大量的運行與檢測數據，對工程方案的設計和設備選型具有重要的參考價值。

中試試驗處理規模為1.1 m3/h，每天8小時連續運行。

試驗內容主要包括：

(1)監控測定脫硫廢水原水水質的變化情況，確定脫硫廢水水質波動范圍；

(2)監控測量各工藝段產水水質，確定回用工藝的可行性；

(3)脫硫廢水預澄清試驗，采用自然沉降方式，不投加任何藥劑。要求出水含固率在0.1%～0.2%之間，并測算出不同的含固率下動態運行時對應的停留時間；

(4)確認軟化預處理段合理的藥劑(主要是液堿、碳酸鈉)及其添加量；

(5)通過實驗數據，分析管式微濾膜處理系統運行的穩定性，得出系統設計運行所需的相關參數；

(6)測試納濾膜對一價鹽和二價鹽的分離效果以及調整進水硬度高低對納濾系統的影響；

(7)測試反滲透系統在本工藝中的回收率和運行工況；

(8)對電解裝置產生的次氯酸鈉溶液進行分析，判斷電解效果是否滿足循環水殺菌消毒要求。

試驗結果：

產水水質：反滲透膜產水電導率<1 000 μS/cm；濃水水質：電導率=50 000 μS /cm；[Cl-]=16 000～20 000 mg/L；[F-]<10 mg/L；化學需氧量COD<50 mg/L。電解裝置出口次氯酸鈉濃度>90 mg/L。

2 結束語

(1)“預沉+加藥軟化+管式膜+納濾+反滲透+電解制氯”的工藝路線能夠實現脫硫廢水資源化利用的目的；

(2)管式膜除硬度效果很好，滿足膜系統進水要求納濾膜分鹽效果良好，反滲透膜性能良好，抗污染能力強；

(3)試驗實際運行費用納濾濃水回流時21.8元/m3，納濾濃水未回流時29.8元/m3；

(4)反滲透濃水滿足電解制氯要求，污染物指標遠低于環保排放要求；

(5)電解制氯產品滿足循環水殺菌消毒要求。